CN108146036A - 一种隔热保温夹层玻璃及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隔热保温夹层玻璃，其技术方案要点是该夹层玻璃由上至下依次设有第一玻璃层、PVB膜与第二玻璃层，所述第一玻璃层的外表面喷涂有无机/有机纳米吸热层，所述第一玻璃层的内表面喷涂有隔热耐温层，利用无机/有机纳米吸热层快速地对阳光中的红外线进行吸收，吸收红外线后，第一玻璃层的外表面温度会急剧升高，热量会向第一玻璃层的内表面方向传递，隔热耐温层有助于隔绝传递过程中的热量，从而提高室内空间的舒适感；使用本发明的夹层玻璃，不会产生光污染，能有效阻隔太阳光线中的紫外线和红外线，且具有良好的隔热保温性能。

Description

一种隔热保温夹层玻璃及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑节能玻璃及其制造方法，特别涉及一种隔热保温夹层玻璃及其制备方法。

背景技术

近年来，随着人类社会科学与经济的持续发展，更多代表着建筑美学的玻璃走向千家万户，可见光在透过建筑玻璃的同时，紫外线、红外线也进入了室内，太阳光中的红外线进入室内造成室内物体或空间升温，这种升温作用对冬季的采暖是有益的，但若是在夏天，则对人体待在室内的舒适感造成影响。

玻璃占建筑物***护结构面积的30~70%，在建筑围护结构中，玻璃的传热系数较墙体小，所以，冬季通过玻璃的热损失大于墙体，夏季通过玻璃传入室内的热量也大于墙体，全年通过玻璃的能耗超过外墙，大多数占到建筑总能耗的40%以上，因此，具有夏季隔热与冬季保温的节能玻璃成为建筑玻璃的功能需求。

目前，现有专利中申请公布号为CN107083214A的中国专利公开了一种隔热夹层玻璃及其制备方法，在两层玻璃之间通过具有隔热性能的夹胶膜进行粘合固化，夹胶膜是由以下组分的胶黏剂固化得到：聚乙烯醇缩丁醛 10~20 份、卵磷脂 3~5 份、氧化铝 1~2 份、二氧化硅 1~3 份、过氯乙烯树脂 3~6 份、磷酸锌 1~3 份、聚丙烯酰胺 1~2 份、抗氧剂 1~2 份、抗紫外线剂 1~2 份、二甲基丙烯酸丁二醇酯 0.3~0.6 份、乙醇 10~20 份。

现有技术中通常是在两层玻璃之间设置夹胶膜，以聚乙烯醇缩丁醛为基体，再添加其他隔热性能优异的填料，从而制备隔热的夹胶膜，但是同样存在缺陷，夹胶膜的隔热性能越好，夹胶膜的厚度越大，现阶段的科研水平还无法做到平衡二者的关系。

发明内容

本发明的目的是提供一种隔热保温夹层玻璃，不会产生光污染，能有效阻隔太阳光线中的紫外线和红外线，且具有良好的隔热保温性能。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种隔热保温夹层玻璃，该夹层玻璃设有第一玻璃层与第二玻璃层，所述第一玻璃层的外表面喷涂有无机/有机纳米吸热层，所述第一玻璃层的内表面喷涂有隔热耐温层。

通过采用上述技术方案，利用无机/有机纳米吸热层有效对阳光中的红外线进行吸收，吸收红外线后，第一玻璃层的外表面温度会急剧升高，热量会向第一玻璃层的内表面方向传递，隔热耐温层有助于隔绝传递过程中的热量，从而提高室内空间的舒适感；借助无机/有机纳米吸热层与隔热耐温层协同作用，可取代现有技术中采用隔热夹胶膜的方式，制备的夹层玻璃，同时兼具有较薄的厚度以及优异的隔热、保温性能。

本发明进一步设置为：所述无机/有机纳米吸热层是由无机/有机纳米吸热涂料喷涂而成，所述无机/有机纳米吸热涂料包括如下重量份的组分：丙烯酸酯类 20~25份、纳米氧化铝包裹体 10~15份、含双键有机硅 5~10份、丙烯酸分散剂 1~3份、异构醇聚氧乙烯醚1~5份、月桂醇硫酸钠 1~5份、硅烷偶联剂 1~3份。

通过采用上述技术方案，丙烯酸酯类因为酯基具有较强的氢键，使其具有粘合的特性，丙烯酸酯类单体的双键打开后，生成的聚合物具有线性大分子结构，线性大分子结构排列规整，提高了该吸热层结构的致密性；同时，大分子链间的作用力较弱，具有良好的挠曲性和延伸性，使其具有良好的柔性，减少该吸热层的开裂现象；

纳米氧化铝经聚硼硅氧烷包裹后，具有良好的红外吸收率，可作为一种性能优异的吸热材料；同时，具有温升较小的优点，有助于保持第一玻璃层表面具有较低的温度；

含双键有机硅具有较强的活性，与丙烯酸酯类发生化学反应，生成的聚合物主链中含有Si-O-Si键、Si-C键，Si-O键，它们的键能远大于C-O键的键能，具有优异的柔顺性、良好的耐高低温性能、耐候性、耐水性以及良好的透气性，大大提高了丙烯酸酯类的耐溶剂性、耐高低温性能、耐氧化降解性能，同时兼有表面能低、憎水、抗污性以及电绝缘性和弹性等优良特性，有效解决了丙烯酸酯涂膜的缺点和纯硅溶胶涂膜存在的刚性强、光泽度低、易龟裂、低温干燥迅速等缺陷，二者可以达到性能上的优势互补；

异构醇聚氧乙烯醚为无色或淡黄色液体，易溶于水，具有优良的乳化、净洗去污力、抗硬水性能，在较宽的pH值范围内化学稳定性和环境相容性好，可用作分散剂、润湿剂、渗透剂、洗涤剂；

月桂醇硫酸钠为白色或淡黄色粉状，溶于水，对碱和硬水不敏感，具有良好的乳化、渗透、去污和分散性能；且起泡力较强，减少起泡剂的使用量；可用作乳化剂、灭火剂及发泡剂等；

采用丙烯酸酯类、纳米氧化铝包裹体、含双键有机硅、丙烯酸分散剂、异构醇聚氧乙烯醚、月桂醇硫酸钠与硅烷偶联剂制备的无机/有机纳米吸热层，具有优异的吸收红外线性能；当吸收后，第一玻璃层的热量升高，无机/有机纳米吸热层同时具有优异的隔热性能，有助于减小第一玻璃层的温升。

本发明进一步设置为：所述纳米氧化铝包裹体是利用聚硼硅氧烷熔融液对纳米氧化铝进行包裹，其中聚硼硅氧烷与纳米氧化铝的质量比为2：1，并在-40℃下进行低温冷冻24h，冷冻后在300~320℃、通入N₂环境下进行高温烧结20~40min，待烧结体冷却至室温后进行粉碎。

通过采用上述技术方案，聚硼硅氧烷进行高温熔融，将纳米氧化铝浸泡在聚硼硅氧烷熔融液中，该熔融液对纳米氧化铝进行包裹，将包裹体放在坩埚中在-30℃下进行低温冷冻24h，有助于包裹体保持包裹的状态成型，然后在200~250℃下进行高温烧结，有利于在聚硼硅氧烷的分子链上引入氧化铝，氧化铝具有良好的隔热性能，经聚硼硅氧烷包裹后，与丙烯酸酯类基体的相容性更好，从而保证纳米氧化铝包裹体既能大量吸收红外线、紫外线，同时能减小第一玻璃层表面的温升问题。

本发明进一步设置为：所述含双键有机硅选用乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷中的一种。

通过采用上述技术方案，乙烯基三甲氧基硅烷为无色透明液体，是通用型含双键有机硅，与丙烯酸酯类单体共聚，形成的涂料具有优良的耐候性、耐灰尘及可擦洗等优点；乙烯基三乙氧基硅烷为无色透明液体，可与多种单体进行共聚，制备的涂料具有优异的电性能，防湿热、防盐雾、防霉菌三防性能；γ-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷为无色透明液体，由于含有甲基丙烯酰氧基官能团，可广泛应用于不饱和树脂的改性和作为涂料使用，将其与其他单体共聚时，所制备的涂料具有较强的活性，喷涂在玻璃制品表面具有较容易擦洗的特性，同时，具有优异的耐候性、耐高低温性以及防尘、防灰的特性。

本发明进一步设置为：所述异构醇聚氧乙烯醚选用异十三醇聚氧乙烯醚、异十醇聚氧乙烯醚中至少一种。

通过采用上述技术方案，异构醇聚氧乙烯醚优选为异十三醇和异十醇，异十三醇聚氧乙烯醚易分散，具有优良的润湿性、渗透性和乳化性，在涂料工业中用作乳化剂、净洗剂的组分，还可用作脱脂剂、和精炼剂的组分；异十醇聚氧乙烯醚是高效的分散剂、润湿剂和乳化剂，不含苯环结构，是表面活性剂烷基酚聚氧乙烯醚优良的替代品；相比一般硅油乳化剂而言，用量更少，乳液更稳定，且有极强的附着力，可附着在玻璃制品的表面，从而提高该涂层在玻璃制品表面的牢度。

本发明进一步设置为：所述隔热耐温层包括如下重量份的组分：丙烯酸酯类 20~25份、丙烯酸乳液成膜物 5~10份、三棕榈甘油酯 1~5份、氟掺杂氧化锡 10~12份、十二烷基酚聚氧乙烯醚 1~3份、有机硅化合物 1~3份、分散剂 1~3份。

通过采用上述技术方案，丙烯酸乳液成膜物是一个非均相的分散液，由一个连续的水相中的许多聚合物微粒组成，当水逐渐蒸发或被多孔表面吸收时，分散相浓度逐渐增大，这些聚合物微粒就慢慢接近，粒子间距离缩小，最后粒子间相互接触，开始产生凝结，此时水分继续减少，聚合物粒子接触更紧密，然后在粒子间形成细小的毛细管，毛细管力的作用促使聚合物自黏形成薄膜，丙烯酸乳液成膜物有助于提高体系内各组分之间的融合性；

氟掺杂氧化锡是在氧化锡中掺杂氟元素的材料，该材料在可见光区有较高的透过率，而在红外光区却有较高的吸收率和反射率，添加氟掺杂氧化锡形成的隔热保温涂料，对红外线进行吸收，有助于减少室内的温升；

十二烷基酚聚氧乙烯醚是非离子型表面活性剂，具有润湿、渗透、乳化、分散和增溶的作用，广泛应用在化工、纺织、涂料印刷、塑料等行业中；

有机硅化合物能够消除反应过程中形成的泡沫，气泡具有双分子膜，消泡剂进入双分子膜内，破坏双分子膜的力学平衡，达到破泡的作用；

将丙烯酸酯类、丙烯酸乳液成膜物、三棕榈甘油酯、氟掺杂氧化锡、十二烷基酚聚氧乙烯醚、有机硅化合物与分散剂进行反应，形成的隔热耐温层具有优异的保温、隔热性能，有助于减小第一玻璃层的温升，同时能够增强人们在室内的舒适感。

本发明进一步设置为：所述丙烯酸乳液成膜物在25℃中的粘度为200~500mpa·s。

通过采用上述技术方案，限定丙烯酸乳液成膜物的粘度非常关键，粘度超过500mpa·s时，由于丙烯酸乳液成膜物的粘度太大，丙烯酸乳液成膜物容易产生团结，而若丙烯酸乳液成膜物的粘度低于200 mpa·s，丙烯酸乳液成膜物在混凝土剪力墙上的附着力较低，不利于该隔热耐温层的涂覆，所以限定羧甲基淀粉醚的粘度在400-1200mpa·s之间为宜。

本发明进一步设置为：所述丙烯酸酯类选用丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸异辛酯中至少两种。

通过采用上述技术方案，丙烯酸甲酯是无色液体，溶于有机溶剂，微溶于水中，是合成高分子聚合物的单体，容易与其他丙烯酸酯类单体进行共聚；丙烯酸丁酯为无色透明液体，用于制造丙烯酸酯乳液性粘合剂的软单体，可以均聚、共聚及接枝共聚，用作有机合成中间体；丙烯酸异辛酯为无色透明液体，是一种重要的有机化工原料，可作为均聚、共聚、接枝的单体，选用丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯中的两种复配使用，使聚合单体中具有更多种类的官能团，有助于聚合单体之间的相互作用，使聚合反应过程更容易发生，加快了反应速度，提高了反应效率。

本发明的另一目的在于公开了一种隔热保温夹层玻璃的制备方法，包括如下步骤：

（1）用玻璃清洗剂去除玻璃表面的油污，用布擦干；继续用干净的棉布沾丙酮擦拭脱脂，以保证玻璃表面没有油污和附着物；

（2）在第一玻璃层的外表面喷涂无机/有机纳米吸热涂料形成无机/有机纳米吸热层；

（3）在第一玻璃层的内表面喷涂隔热耐温涂料形成隔热耐温层；

（4）将第一玻璃层与第二玻璃层依次对齐，然后将该夹层玻璃放入高压釜中，控制温度为130~135℃，压力为13~14Mpa进行压合。

通过采用上述技术方案，无机/有机纳米吸热层与隔热耐温层均是通过喷涂的方式附着在第一玻璃层的外表面、内表面上，涂覆过程简单、快捷，并且在高压釜中压合的过程，有助于对无机/有机纳米吸热层、隔热耐温层进一步固化。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供了一种隔热保温夹层玻璃及其制备方法，在第一玻璃层的外表面喷涂形成无机/有机纳米吸热层、内表面喷涂隔热耐温层，取代了现有技术中设置夹胶膜的方式，制备的夹层玻璃隔热性能优异，且厚度较薄。

2、利用本发明的配方制备的无机/有机纳米吸热层，可有效对阳光中的红外线、紫外线进行吸收、反射；同时，还能减小第一玻璃层表面的温升变化；

3、利用本发明的配方制备的隔热耐温层，具有良好的隔热作用，减少第一玻璃层向室内传递热量，从而增加人们待在室内的舒适感。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明实施例中的第一玻璃层、第二玻璃层采用浮法白玻原片。

纳米氧化铝包裹体的制备：取100份聚硼硅氧烷与50份纳米氧化铝，100份聚硼硅氧烷在200℃熔化形成熔融液，利用熔融液对纳米氧化铝进行包裹，并在-40℃下进行低温冷冻24h，冷冻后在300℃、通入N₂环境下进行高温烧结，利用粉碎机对烧结体进行粉碎。

丙烯酸乳液成膜物的制备：（1）预乳化：向反应瓶中加入100份水、3份乳化剂、5份丙烯酰胺，在搅拌条件下加入5份苯乙烯、10份丙烯酸丁酯、10份丙烯酸，制备无分层的白色预乳化液；（2）聚合：向反应瓶中加入100份水、1份引发剂、10份预乳化液与5份过硫酸铵水溶液，升温到65℃后，保温1h，氨水中和到pH=7.5~8之间即可。

实施例一：

一种隔热保温夹层玻璃的制备方法，包括如下步骤：

（1）用玻璃清洗剂去除玻璃表面的油污，用布擦干；继续用干净的棉布沾丙酮擦拭脱脂，以保证玻璃表面没有油污和附着物；

（2）在第一玻璃层的外表面喷涂无机/有机纳米吸热涂料形成无机/有机纳米吸热层；

（3）在第一玻璃层的内表面喷涂隔热耐温涂料形成隔热耐温层；

（4）将第一玻璃层与第二玻璃层依次对齐，然后将该夹层玻璃放入高压釜中，控制温度为130℃，压力为13.5Mpa条件下，粘合上下两层玻璃。

其中，步骤（2）中无机/有机纳米吸热层是由无机/有机纳米吸热涂料喷涂而成，无机/有机纳米吸热涂料的制备过程如下：

（1）配料：称取丙烯酸甲酯 10份、丙烯酸丁酯 10份、纳米氧化铝包裹体 10份、乙烯基三甲氧基硅烷 5份、丙烯酸分散剂 1份、异十三醇聚氧乙烯醚 1份、月桂醇硫酸钠 1份、硅烷偶联剂 1份；

（2）依次将丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、乙烯基三甲氧基硅烷添加到反应容器中，缓慢升高容器内的温度至65℃，搅拌速度为80r/min，时间为30min；

（3）然后将纳米氧化铝包裹体、丙烯酸分散剂、异十三醇聚氧乙烯醚与月桂醇硫酸钠添加到反应容器中，升高温度至85℃，搅拌速度为125r/min，时间为25min；

（4）最后加入硅烷偶联剂，反应2h。

步骤（3）中隔热耐温层是由隔热耐温涂料喷涂而成，隔热耐温涂料的制备过程如下：

（1）配料：称取丙烯酸甲酯 10份、丙烯酸丁酯 10份、丙烯酸乳液成膜物 5份、三棕榈甘油酯 1份、氟掺杂氧化锡 10份、十二烷基酚聚氧乙烯醚 1份、有机硅化合物 1份、分散剂 1份；

（2）向反应器中加入丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸乳液成膜物、三棕榈甘油酯，调节转速至150r/min，搅拌30min；

（3）继续加入氟掺杂氧化锡、分散剂、十二烷基酚聚氧乙烯醚与有机硅化合物，提高转速至500r/min，搅拌2h。

实施例二：与实施例一的区别之处在于无机/有机纳米吸热涂料的组分不同，称取丙烯酸甲酯 13份、丙烯酸异辛酯 10份、纳米氧化铝包裹体 13份、乙烯基三乙氧基硅烷 8份、丙烯酸分散剂 2份、异十醇聚氧乙烯醚 3份、月桂醇硫酸钠 3份、硅烷偶联剂 2份。

实施例三：与实施例一的区别之处在于无机/有机纳米吸热涂料的组分不同，称取丙烯酸甲酯 15份、丙烯酸异辛酯 10份、纳米氧化铝包裹体 15份、乙烯基三乙氧基硅烷 10份、丙烯酸分散剂 3份、异十醇聚氧乙烯醚 5份、月桂醇硫酸钠 5份、硅烷偶联剂 3份。

实施例四：与实施例一的区别之处在于隔热耐温涂料的组分不同，称取丙烯酸甲酯 13份、丙烯酸异辛酯 10份、丙烯酸乳液成膜物 8 份、三棕榈甘油酯 3 份、氟掺杂氧化锡 10 份、十二烷基酚聚氧乙烯醚 1~3份、有机硅化合物 1~3份、分散剂 1~3份。

实施例五：与实施例一的区别之处在于隔热耐温涂料的组分不同，称取丙烯酸甲酯 15份、丙烯酸异辛酯 10份、丙烯酸乳液成膜物 10 份、三棕榈甘油酯 5 份、氟掺杂氧化锡 12 份、十二烷基酚聚氧乙烯醚 3份、有机硅化合物 3份、分散剂 3份。

对比例一：

一种夹层玻璃的制备方法，包括如下步骤：

（1）用玻璃清洗剂去除玻璃表面的油污，用布擦干；继续用干净的棉布沾丙酮擦拭脱脂，以保证玻璃表面没有油污和附着物；

（2）将第一玻璃层、PVB膜与第二玻璃层由上至下依次对齐，然后将该夹层玻璃放入高压釜中，控制温度为130℃，压力为13.5Mpa条件下，粘合上下两层玻璃。

对比例二：以申请公布号为CN107083214A的中国专利作为对比。

检测方法与结果：

检测方法：遮阳系数按照GB/T2680《建筑玻璃可见光透射比、太阳光直接透射比、太阳能总透射比、紫外线透射比及有关窗玻璃参数的测定》；紫外线、可见光、红外线透过率用NASEN NS10高精度太阳膜检测仪下检测；传热系数按照GB/T22476-2008《中空玻璃稳态U值（传热系数）的计算及测试》标准测试。

检测结果如下表所示：

样品	涂膜厚度（μm）	遮阳系数	紫外线透过率（%）	可见光透过率（%）	近红外线透过率（%）	传热系数
							实施例一	12	0.45	8	92	10	1.5
实施例二	11	0.44	7	88	9	1.4
							实施例三	10	0.42	4	88	8	1.3
实施例四	10	0.42	3	86	6	1.2
							实施例五	9	0.42	3	86	6	1.2
对比例一	0	0.96	85	95	85	5.6
							对比例二	25	0.65	36	76	32	3.3

通过上表可知，实施例的涂层厚度较小，具有较好的遮阳效果，可有效防止紫外线、近红外线的透过，同时具有较好的透光性，传热系数较低，相比于现有技术中的普通夹层玻璃，有助于减小对室内环境温度造成的影响。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种隔热保温夹层玻璃，该夹层玻璃设有第一玻璃层与第二玻璃层，其特征在于：所述第一玻璃层的外表面喷涂有无机/有机纳米吸热层，所述第一玻璃层的内表面喷涂有隔热耐温层。

2.根据权利要求1所述的一种隔热保温夹层玻璃，其特征在于：所述无机/有机纳米吸热层是由无机/有机纳米吸热涂料喷涂而成，所述无机/有机纳米吸热涂料包括如下重量份的组分：丙烯酸酯类 20~25份、纳米氧化铝包裹体 10~15份、含双键有机硅 5~10份、丙烯酸分散剂 1~3份、异构醇聚氧乙烯醚 1~5份、月桂醇硫酸钠 1~5份、硅烷偶联剂 1~3份。

3.根据权利要求2所述的一种隔热保温夹层玻璃，其特征在于：所述纳米氧化铝包裹体是利用聚硼硅氧烷熔融液对纳米氧化铝进行包裹，其中聚硼硅氧烷与纳米氧化铝的质量比为2：1，并在-40℃下进行低温冷冻24h，冷冻后在300~320℃、通入N₂环境下进行高温烧结20~40min，待烧结体冷却至室温后进行粉碎。

4.根据权利要求2所述的一种隔热保温夹层玻璃，其特征在于：所述含双键有机硅选用乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷中的一种。

5.根据权利要求2所述的一种隔热保温夹层玻璃，其特征在于：所述异构醇聚氧乙烯醚选用异十三醇聚氧乙烯醚、异十醇聚氧乙烯醚中至少一种。

6.根据权利要求1所述的一种隔热保温夹层玻璃，其特征在于所述隔热耐温层是由隔热耐温涂料喷涂而成，所述隔热耐温涂料包括如下重量份的组分：丙烯酸酯类 20~25份、丙烯酸乳液成膜物 5~10份、三棕榈甘油酯 1~5份、氟掺杂氧化锡 10~12份、十二烷基酚聚氧乙烯醚 1~3份、有机硅化合物 1~3份、分散剂 1~3份。

7.根据权利要求6所述的一种隔热保温夹层玻璃，其特征在于：所述丙烯酸乳液成膜物在25℃中的粘度为200~500mpa·s。

8.根据权利要求6所述的一种隔热保温夹层玻璃，其特征在于：所述丙烯酸酯类选用丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸异辛酯中至少两种。

9.如权利要求1所述的一种隔热保温夹层玻璃的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）用玻璃清洗剂去除玻璃表面的油污，用布擦干；继续用干净的棉布沾丙酮擦拭脱脂，以保证玻璃表面没有油污和附着物；

（2）在第一玻璃层的外表面喷涂无机/有机纳米吸热涂料形成无机/有机纳米吸热层；

（3）在第一玻璃层的内表面喷涂隔热耐温涂料形成隔热耐温层；

（4）将第一玻璃层与第二玻璃层依次对齐，然后将该夹层玻璃放入高压釜中，控制温度为130~135℃，压力为13~14Mpa进行压合。